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PCB新聞

PCB新聞 - 電容器在高速PCB設計中的作用

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電容器在高速PCB設計中的作用

2021-11-04
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Author:Kavie

第1部分:電容器的分類

高速PCB

電容器按在電路設計中的應用進行分類。 電容器可分為四類:

第一類:交流耦合電容器。 主要用於Ghz訊號的交流耦合。

第二類:去耦電容器。 主要用於隔離高速電路板的電源或接地雜訊。

第3類:用於有源或無源RC濾波或頻率選擇網絡的電容器。

第四類:用於類比積分器和採樣保持電路的電容器。

在本文中,我們將主要討論第二類去耦電容器。

電容器根據製造資料和工藝進行分類,主要有以下不同形式的電容器:

1.NPO陶瓷電容器

2、聚苯乙烯陶瓷電容器

3、聚丙烯電容器

4.PTFE電容器

5.MOS電容器

6、聚碳酸酯電容器

7、聚酯電容器

8、單片陶瓷電容器

9、雲母電容器

10、鋁電解電容器

11、鉭電解電容器

在實際設計中,由於價格和購買等各種原因,經常使用的電容器有:陶瓷電容器、鋁電解電容器和鉭電容器。

第2部分:電容器的具體模型和分佈參數

為了正確合理地使用電容器,自然有必要瞭解電容器的具體模型以及模型中每個分佈參數的具體含義和功能。 與其他元件一樣,實際電容與“理想”電容不同。 由於其包裝、資料等的影響,“真實”電容器具有額外的電感和電阻特性,必須使用額外的“寄生”。 元件或“非理想”效能表徵,其表現形式有電阻元件和電感元件、非線性和介質存儲效能 “電容器模型如下所示。由於電容器的特性由這些寄生元件决定,通常在電容器製造商的產品說明中詳細描述。瞭解每個應用中的這些寄生效應將幫助您選擇正確的電容器類型。

從上圖可以看出,電容器實際上應該由六部分組成。 除了其自身的電容器C外,還有以下部件:

1、等效串聯電阻ESR RESR:電容器的等效串聯電阻由電容器的引脚電阻和電容器串聯的兩個極板的等效電阻組成。 當大交流電流流過電容器時,RESR使電容器耗散能量(從而產生損耗)。 這對攜帶高紋波電流的射頻電路和電源去耦電容器具有嚴重後果。 但它對高阻抗、小訊號類比電路的精度影響不大。 RESR最低的電容器是雲母電容器和薄膜電容器。

2、等效串聯電感ESL、LESL:電容器的等效串聯電感由電容器的引脚電感和串聯電容器的兩個極板的等效電感組成。 與RESR一樣,LESL在射頻或高頻工作環境中也存在嚴重問題,儘管精密電路本身在直流或低頻條件下工作正常。 原因是,當過渡頻率擴展到數百兆赫或千兆赫茲時,精密類比電路中使用的電晶體仍然具有增益,並且可以用非常低的電感值放大諧振訊號。 這是在高頻條件下對該電路的電源端子進行適當解耦的主要原因。

3、等效並聯電阻EPR RL:我們通常稱之為電容器洩漏電阻。 在交流耦合應用、存儲應用(如類比積分器和採樣保持裝置)中,當電容器用於高阻抗電路時,RL是一個重要參數,理想電容器中的電荷應僅隨外部電流變化。 然而,實際電容器中的RL導致電荷以RC時間常數確定的速率緩慢洩漏。

4、RDA和CDA這兩個參數也是電容器的分佈參數,但實際影響相對較小,所以這裡不介紹。 囙此,有3個重要的電容分佈參數:ESR、ESL、EPR。 最重要的是ESR和ESL。 實際上,在分析電容器模型時,只有RLC用於簡化模型,即分析電容器的C、ESR和ESL。 下周我們將重點關注電容器的簡化模型。

5、在介紹以下詳細模型的基礎上,我們將討論我們設計中經常使用的兩種電容器:

6、電解電容器(如鉭電容器、鋁電解電容器)容量大。 由於其隔離電阻低,即等效並聯電阻EPR小,洩漏電流很大(典型值5-20nA/F),囙此不適合存儲和耦合。 電解電容器更適用於電源的旁路電容器,並用於穩定電源。 最適合交流耦合和電荷存儲的電容器是PTFE電容器和其他聚酯(聚丙烯、聚苯乙烯等)電容器。

7、單片陶瓷電容器更適合於高頻電路中的去耦電容器,因為它們具有非常低的等效串聯電感,即等效串聯電感ESL非常小,並且具有較寬的去耦頻帶。 這與他的結構有很大關係。 單片陶瓷電容器由多層層間金屬膜和陶瓷膜組成,這些多層膜與母線平行排列,而不是串聯纏繞。 屬於

本周我們討論了電容器的詳細等效模型。 我相信每個人都應該對電容器有更深入的瞭解。 下周我們將繼續討論我們在實際分析應用中經常使用的簡化等效電容器。 模型,以及阻抗曲線的來源和意義。

以上介紹了電容器在 高速PCB 設計. Ipcb也提供給 PCB製造商PCB製造 科技.